Long-range correlations in stride intervals may emerge from non-chaotic walking dynamics.
Long-range correlations in stride intervals may emerge from non-chaotic walking dynamics.
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DOI：
10.1371/journal.pone.0073239
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发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Hogan N
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ahn J;Hogan N
正常人行走的步幅间隔表现出长范围的时间相关性。类似于大脑和心脏活动中观察到的分形行为，步行中的长程相关性通常被解释为混沌动力学的结果，并且是健康的标志。一些数学模型已经通过假设神经中枢模式发生器（CPG）和/或非线性生物力学的主导作用来再现这种行为，以引起混乱。在这项研究中，我们表明，一个简单的步行模型没有CPG或生物力学能够混乱可以重现长程相关性。当模型具有中等轨道稳定性时，模型的步幅间隔揭示了人类行走中观察到的长期相关性，这使得即使在许多步之后，当前的步幅也会影响未来的步幅。这提供了一个明确的反例，以共同的假设，CPG和/或混沌动力学需要解释健康人行走的长程相关性。相反，我们的研究结果表明，长程相关性可能是由于噪声的组合，这是无处不在的生物系统和轨道稳定性，这是必不可少的一般节奏运动。
Stride intervals of normal human walking exhibit long-range temporal correlations. Similar to the fractal-like behaviors observed in brain and heart activity, long-range correlations in walking have commonly been interpreted to result from chaotic dynamics and be a signature of health. Several mathematical models have reproduced this behavior by assuming a dominant role of neural central pattern generators (CPGs) and/or nonlinear biomechanics to evoke chaos. In this study, we show that a simple walking model without a CPG or biomechanics capable of chaos can reproduce long-range correlations. Stride intervals of the model revealed long-range correlations observed in human walking when the model had moderate orbital stability, which enabled the current stride to affect a future stride even after many steps. This provides a clear counterexample to the common hypothesis that a CPG and/or chaotic dynamics is required to explain the long-range correlations in healthy human walking. Instead, our results suggest that the long-range correlation may result from a combination of noise that is ubiquitous in biological systems and orbital stability that is essential in general rhythmic movements.
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影响因子：
2.5
作者：
Jones, KE;Hamilton, AFD;Wolpert, DM
通讯作者：
Wolpert, DM
影响因子：
3.3
作者：
Hausdorff, JM;Purdon, PL;Goldberger, AL
通讯作者：
Goldberger, AL
DOI：
10.1115/1.2798313
发表时间：
1998-04-01
影响因子：
1.7
作者：
Garcia, M;Chatterjee, A;Coleman, M
通讯作者：
Coleman, M
影响因子：
2.4
作者：
Donelan, JM;Shipman, DW;Kuo, AD
通讯作者：
Kuo, AD
DOI：
10.1080/02681119708806242
发表时间：
1997-09-01
期刊：
DYNAMICS AND STABILITY OF SYSTEMS
影响因子：
--
作者：
Coleman, MJ;Chatterjee, A;Ruina, A
通讯作者：
Ruina, A